第三代测序技术和培养法联合使用对酱香大曲细菌多样性及其功能的研究

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原位培养已广泛应用于环境微生物的分离筛选,但迄今为止,在食品领域特别是筛选酿酒微生物方面还未见报道,本研究率先利用Ichip原位培养技术这一新型培养法来分离筛选酱酒微生物。细菌在酱香大曲中的作用至关重要,研究其菌群多样性可为相关系统性研究及其功能分析提供理论参考。因此,本文以5个不同储藏期的贵州茅台镇酱香高温大曲为研究对象,应用第三代高通量测序技术(免培养法)对样品中细菌群落结构进行分析;同时,采用原位培养法和传统培养法分离筛选样品中的细菌,并对所培养的细菌进行相关功能性分析;最后,对可培养法和免培养法得到的大曲样品中的细菌菌群多样性存在的主要差异进行了分析。主要研究结果如下:(1)利用Pac Bio SMRT第三代高通量测序技术在5个酱香型高温大曲样品中共检测到细菌18个门167个属的192个种。在种水平上,主要为血液克罗彭施泰特氏菌(Kroppenstedtia sanguinis)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、Lentibacillus massiliensis、象牙色克罗彭施泰特氏菌(Kroppenstedtia eburnea)、Lactococcus garvieae、Sebaldella termitidis、鸡葡萄球菌(Staphylococcus gallinarum)和大曲高温放线菌(Thermoactinomyces Daqus)。进一步对5个不同储藏期大曲样品中的主要细菌菌群(相对含量>1.00%)进行分析,发现5个大曲样品的细菌类群均具有多样性的特点,各样品间表现出一定的差异性,但主要菌群却相似。(2)采用传统培养法和原位培养法共分离获得679株细菌,经初筛后,最终选择392株菌进行分子生物学鉴定,经鉴定,可归属于2个门、17个属和46个种。其中,传统培养法获得6个属18个种,原位培养法获得16个属36个种,共有的细菌属有5个、共有的细菌种有8个。通过对比两种培养法所获得的细菌结构多样性,发现原位培养法从属水平上比传统培养法多10个属,从种水平上比传统培养法多18个种,采用原位培养法获得的细菌结构多样性比传统培养法更丰富。通过对比5个不同储藏期酱香高温大曲样品在储藏3~8个月期间可培养细菌菌群结构变化,发现芽孢杆菌属(Bacillus)和肠杆菌属(Enterobacter)为大曲样品中核心可培养细菌属;解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)为大曲样品中核心可培养细菌种。5个不同储藏期的大曲样品可培养细菌菌群结构组成及丰度有所不同,但主要优势菌群却保持一定的相似性和稳定性,其中Bacillus属占细菌总数的绝大部分,可促进酿酒过程发酵和生香。(3)通过对免培养法与可培养法大曲中细菌多样性进行比较分析,结果发现:免培养法检测到的高温放线菌,虽然在样品中相对丰度较高,但通过两种可培养法均未检出;从5个不同储藏期的大曲样品中能同时通过免培养法和可培养法检出的菌种很少,一方面,免培养法检测到的大部分菌种都不能通过可培养法分离到,另一方面,有部分菌种通过可培养法能分离到,但在免培养法中却未检测到。(4)采用三种研究方法对5个不同储藏期的酱香大曲样品细菌多样性进行分析,发现5个大曲样品的细菌类群均具有较高的多样性,核心菌群表现出一定的稳定性,但各样品间物种组成及丰度存在差异。
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